涡轮箱的工艺规程设计

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 毕 业 设 计 说 明 书 题目 涡轮箱的工艺规程设计 二级学院 直属学部 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师姓名 职称 评阅教师姓名 职称 2015 年 5 月 常州工学院毕业设计 摘 要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计 金属切削机床 公差配合与 测量等多方面的知识 涡轮减速箱的工艺规程及工艺装备的设计是包括零件加工的工艺设计 工序设计 以及专用夹具的设计三部分 在工艺设计中要首先对零件进行分析 了解零件的工艺 再设计出毛坯的结构 并选择好零件的加工基准 设计出零件的工艺路线 接着对零 件各个工步的工序进行尺寸计算 关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量 然 后进行专用夹具的设计 选择设计出夹具的各个组成部件 如定位元件 夹紧元件 引导元件 夹具体与机床的连接部件以及其它部件 计算出夹具定位时产生的定位误 差 分析夹具结构的合理性与不足之处 并在以后设计中注意改进 关键词 工艺 工序 切削用量 夹紧 定位 误差 涡轮箱的工艺规程设计 ABSTRCT This design involves the machinery manufacturing process and fixture design metal cutting machine tool tolerance and measurement and other aspects of knowledge Design process planning and process equipment turbine gear box is designed to include part machining process design process design and fixture three In the process of design should first of all parts for analysis to understand the parts of the process to design blank structure and choose the good parts machining datum design a part of the process route then the parts of each step of the process dimension calculation is the key to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design then the special fixture fixture design selection of the various components such as the connecting part positioning element clamping elements guiding elements fixture and machine tools and other components the positioning errors calculated fixture positioning analysis the rationality and shortcoming of the fixture structure pay attention to improve and design in later Keywords The craft the working procedure the cutting specifications clamp the localization the error 常州工学院毕业设计 目 录 前 言 1 1 工艺设计 2 1 1 零件的分析 2 1 1 1 零件的作用 2 1 1 2 零件的工艺分析 2 1 2 毛坯的选择与设计及基准的确定 2 1 2 1 确定毛坯制造形式 2 1 2 2 基准的选择 2 1 3 工艺规程的设计 4 1 3 1 制定工艺路线 4 1 3 2 工艺方案的比较与分析 5 2 工序设计 6 2 1 工序尺寸与毛坯尺寸加工余量的确定 6 2 2 设备和工艺装备的选择 8 2 3 确定切削用量及时间定额 9 3 夹具设计 14 3 1 夹具的设计 14 3 2 夹紧装置的组成及设计要求 15 3 2 1 动力源 15 3 2 2 中间传力机构 15 3 2 3 夹紧元件 15 3 3 镗模导向装置的设计 16 3 3 1 导向支架的布置方式 16 3 3 2 镗套的结构形式 17 3 3 3 镗杆 17 3 4 切削力与夹紧力的计算 18 3 4 1 切削力的计算 18 3 4 2 夹紧力的确定 18 3 4 3 液压系统的设计 21 3 5 定位误差的分析与计算 22 3 6 夹具设计与操作的简要说明 23 3 6 1 夹具体方式的确定 23 3 6 2 夹具的精度要求 24 涡轮箱的工艺规程设计 3 6 3 夹具使用注意事项 保养及维护 24 3 7 夹具结构设计的分析与改进 24 总 结 26 参考文献 27 致 谢 28 常州工学院毕业设计 1 前 言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品 并把它们装备成机械 装备的行业 机械制造业的产品既可以直接供人们使用 也可以为其它行业的生产提 供装备 社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品 我们的生活离不开制造业 因此制造业是国民经济发展的重要行业 是一个国家或地区发展的重要基础及有力支 柱 从某中意义上讲 机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学 技术水平的重要指标 涡轮减速箱的工艺规程及工艺装备的设计是在学完了机械制图 机械制造技术基 础 机械设计 机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节 正确地解决一 个零件在加工中的定位 夹紧以及工艺路线安排 工艺尺寸确定等问题 并设计出专 用夹具 保证零件的加工质量 本次设计也要培养自己的自学与创新能力 因此本次 设计综合性和实践性强 涉及知识面广 所以在设计中既要注意基本概念 基本理论 又要注意生产实践的需要 只有将各种理论与生产实践相结合 才能很好的完成本次 设计 本次设计水平有限 其中难免有缺点错误 敬请老师们批评指正 涡轮箱的工艺规程设计 2 1 工艺设计 1 1 零件的分析 1 1 1 零件的作用 减速器箱体是减速器的重要组成零件 它将有关零件 轴 套 齿轮 连接在一 起 保证它们之间有正确的相对位置关系 使它们能按一定的传动关系协调的运动 因此 箱体的加工质量对机械精度 性能和使用寿命都有直接关系 减速器的作用 1 降速同时提高输出扭矩 扭矩输出比例按电机输出乘减速比 但要注意不能超出 减速器额定扭矩 2 速同时降低了负载的惯量 惯量的减少为减速比的平方 所 以在日常的生活工作中运用得非常广泛 也起到非常重要的的作用 1 1 2 零件的工艺分析 减速箱体结构较复杂 加工面多 技术要求高 机械加工的劳动量大 因此箱体 结构工艺性对保证加工质量 提高生产效率 降低生产成本有重要意义 减速箱体几个加工表面它们之间有一定的位置要求 现分述如下 尺寸 159 两侧面要保证一定的平行度要求平行度公差为 0 05mm 1 箱体底面与侧面都有一定的垂直度要求垂直度公差为 0 05mm 2 52H8 孔与 185H8 孔有一定的平行度要求平行度公差为 0 05mm 且有一定 3 的位置要求 保证相互位置尺寸为 164 0 045mm 与侧面也有一定的位置要求尺寸偏 差为 80 0 035mm 50H8 两孔与 52H8 孔有一定的位置要求 保证相互位置尺寸为 4 92 0 031mm 且 50H8 两孔之间有一定的平行度要求平行度公差为 0 05mm 与侧 面也有一定的垂直度要求垂直度公差为 0 05mm 1 2 毛坯的选择与设计及基准的确定 1 2 1 确定毛坯制造形式 工件生产类型为大批量生产 减速箱体零件材料为 HT200 查 机械加工工艺设计实用手册 P498 表 6 68 考 虑到零件形状复杂 有腔形 制造精度 机械性能 寿命及批量 可选择砂型铸造以 提高毛坯精度 减少加工余量 再确定毛坯制造形状时应考虑各加工表面的余量还应考虑 是否需要制出工艺凸台 1 以利于工件的装夹 是一个零件制成一个毛坯还是多个零件合成一个毛坯 那些表 2 3 面不需要制出 铸件分型面 拔模斜度及铸造圆角 最后绘制出毛坯图 并要决定毛 4 坯的结构特征及各项技术条件 1 2 2 基准的选择 正确选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容 也是保证零件加工精度的关 键 定位基准分为精基准 粗基准 辅助基准 在最初加工工序中 只能用毛坯上未 经加工的表面为定位基准 粗基准 在后续加工工序中 用也加工表面作为定位基 准 精基准 在制定工艺规程时 应先考虑选择怎样的精基准以保证达到精度要求 常州工学院毕业设计 3 并把各加工加工出来 另外 为了使工件便于装夹和易于获得所需加工精度 可在工 件上某部位做一辅助基准 用以定位 为了说明基准及加工表面方便 因此画零件加工表面编号图 1 1 其中加工表面编 号为 1 2 3 图 1 1 粗基准的选择 1 粗基准的选择应遵循以下原则 1 以不需要加工表面作为粗基准 2 以工件上 要求余量均匀的重要表面作为粗基准 3 以平整且面积较大的表面作为粗基准 4 粗基准一般只能使用一次 对于箱体类零件应先加工面后加工孔再以面为基准加工孔 根据有关粗基准的选 择原则 当零件有不加相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准 加工尺寸为 159 的两个端面 时应以尺寸 159 的底面为粗基准 在加工面 时应以孔 及端面 为 6 9 4 5 7 6 粗基准 在加工 面时应以 面及 面为粗基准 再加工孔时应以也加工的表面为粗 2 4 5 9 基准 如加工 孔时应以 面作为粗基准 在加工 孔时应以 为粗基 7 8 4 5 6 1 4 6 7 准 精基准的选择 2 精基准的选择应遵循以下原则 1 基准重合 原则 用设计基准作为精基准 以便消除基准不重合误差 2 基准统一 原则 当定位以某一组精基准定位可以较 方便的加工其它表面 尽可能在多数工序中采用这组精基准定位 3 自为基准 涡轮箱的工艺规程设计 4 原则 当精加工或光整加工工序要求余量尽量小而均匀时 应选择加工表面本身作为 精基准 4 互为基准 原则 当两个加工表面相互位置精度要求较高时 以两个 需加工表面相互作为基准反复加工以获得均匀的加工余量和较高的位置精度 应遵循 基准重合及统一 原则 选择面积较大的平面或孔及其组合 因此第一 个工序应选择尺寸 159 端面 作为精基准加工另一个端面 有利于夹紧及定位 其它 6 9 工序应尽可能采取 基准重合及统一 原则 如在加工面 时应以孔 及端面 为精 4 5 7 6 基准 在加工 面时应以 面及 面为精基准 再加工孔时应以也加工的表面为精基 2 4 5 9 准 如加工 孔时应以 面作为精基准 在加工 孔时应以 为精基准 7 8 4 5 6 1 4 6 7 1 3 工艺规程的设计 1 3 1 制定工艺路线 零件机械加工工艺过程是工艺规程的中心问题 其内容包括确定定位基准 选择 各加工表面的加工方法 安排加工顺序及组织整个加工工艺过程中各个工序的内容 确定各个工序所采用机床设备和工艺装备等 设计时应同时考虑几个方案 经过分析比较 选择出比较合理的方案 根据减速箱体零件为大批生厂 所以采用通用机床 并配以专用的夹具 刀具 并考虑工序集中 以提高生产率 减少机床数量 降低生产成本 经零件工艺分析 零件毛坯为砂型机械造型 并经人工时效处理消除铸件内应力 改善工件的可切削性 先确定工艺路线如下 方案一 工序 铣尺寸 159 的两端面 以尺寸 159 的底面为基准 6 9 工序 铣面 以端面 及孔 为基准 4 5 6 9 7 工序 镗孔 185mm 310mm 以 面及 面为基准 7 8 4 5 6 工序 铣面 以 面及 面为基准 2 4 5 6 工序 镗面 以 面及基准 3 4 5 工序 粗 半精镗孔 52H8 以 面及 孔为基准 1 4 5 7 工序 粗 半精镗阶梯孔 50H8 以 面及 孔为基准 10 4 5 1 工序 配作螺纹孔 工序 检查 方案二 工序 铣尺寸 159 的端面 以尺寸 159 的底面为基准 6 工序 铣尺寸 159 的端面 以尺寸 159 的底面为基准 9 工序 铣面 以端面 及孔 为基准 4 5 6 9 7 工序 铣面 以 面及 面为基准 2 4 5 6 工序 镗孔 185mm 310mm 以 面及 面为基准 7 8 4 5 6 工序 镗面 以 面及基准 3 4 5 工序 粗 半精镗孔 52H8 以 面及 孔为基准 1 4 5 7 常州工学院毕业设计 5 工序 粗 半精镗孔 50H8 以 面及 孔为基准 10 4 5 1 工序 配作螺纹孔 工序 检查 1 3 2 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于 方案一是 159 的两端面一起加工 然后以端面为 基面加工其它面 面和孔加工顺序比较混乱 方案二则与一有所不同 159 两端面分开 加工 先加工面再以面为基准加工孔 两者比较可以看出 第二方案比第一方案合理 位置精度也较易保证 定位及夹紧等都比较方便 但方案二也有不合适的地方 面 2 可以一起加工减少装夹次数及夹具设计 因此可以合为一道工序 改进的工艺过程 3 如下 工序 铣尺寸 159mm 两端面 以尺寸 159mm 的底面为粗基准 9 工序 铣尺寸 159mm 两端面 以端面 为基准 6 9 工序 铣面 以尺寸 159mm 的一个端面为基准 4 5 工序 铣面 以尺寸 159mm 的底面及 面为基准 2 5 工序 镗面 以尺寸 159mm 的底面及 面为基准 3 5 工序 粗 半精镗孔 185mm 310mm 以尺寸 159mm 的底面及侧 7 8 面为定位基准 工序 粗 半精镗孔 52H8 以 185mm 的孔及尺寸为 235mm 的面为定 1 位基准 工序 粗 半精镗孔 50H8 以尺寸为 235mm 面及 52mm 孔为定位基 10 准 工序 配作螺纹孔 工序 检查 涡轮箱的工艺规程设计 6 2 工序设计 2 1 工序尺寸与毛坯尺寸加工余量的确定 减速器箱体 零件材料 HT200 生产类型为大批生产 查书 机械加工工艺设计 实用手册 P498 表 6 68 因为箱体有腔孔等 形状复杂所以采用砂型铸造毛坯 查书 机械加工工艺设计实用手册 P516 表 6 90 根据为砂型机械造型材料为灰铸铁选取 铸造公差等级为 CT8 查书 机械加工工艺设计实用手册 P510 常用斜度值砂型一 般选为铸造斜度为 3 查书 机械加工工艺设计实用手册 P511 对于砂型铸造一般 圆角半径为 R3 查书 机械加工余量与公差手册 P78 表 3 1 为砂型机械造型选取铸件加工余量 等级为 F 查 机械加工余量与公差手册 表 3 3 P80 根据毛坯加工面的基本尺寸选 取铸件机械加工余量 查 机械加工余量与公差手册 表 3 6 P84 根据铸件的基本尺寸选取铸件尺寸公差值 工序一 加工尺寸 159 的两个端面以尺寸 159 的地面为基准 因为两面都要加工 因此都有加工余量 查 机械加工余量与公差手册 表 3 3 P80 根据加工面的基本尺 寸 400mm 630mm 之间一个端面的加工余量为 4mm 则两个加工面的毛坯余量为 8mm 查 机械加工余量与公差手册 表 3 6 P84 根据铸件的基本尺寸及公差等级选取尺寸公 差值为 2 6mm 本工序采用铣削 则加工余量为 8mm 表面粗糙度为 6 3um 查书 机 械制造工艺设计手册 表 2 22 P65 根据它的表面粗糙度采用粗铣便可达到加工要求 毛坯尺寸为 167 1 3 精度为 CT8 加工余量为 8mm 铣削后为 精度等级为 IT9 粗糙度为 6 3um0 159 以下工序尺寸具体计算步骤同上 现列表描述如下 根据上述原始资料及加工工艺 分别确定各加工表面的机械加工余量 工序尺寸 如下表 表 2 1 工序余量 mm 加工表 面 加工内 容 加工余 量 mm 精度等 级 工序尺寸 mm 粗糙 度 um 最小 最大 端面 6 9 铸件 8 CT8 167 1 3 常州工学院毕业设计 7 铣削 8 IT9 0 159 6 3 7 9 9 4 铸件 3 CT8 238 1 0底面 4 铣削 3 IT9 0 18523 12 5 2 815 4 185 铸件 3 CT8 407 2 1 235mm 端面 5 铣削 3 IT9 406 3 2 86 5 24 铸件 4 CT8 1 铣面 80mm 2 铣削 4 IT9 4 6 3 4 4 28 铸件 3 5 CT8 9650 镗面 3 镗削 3 5 IT11 1 6 3 2 6 4 54 铸件 5 CT8 8f 半精镗 1 5 IT8 0 725 3 2 1 21 1 572 镗孔 185H8 粗镗 3 5 IT11 9186f 6 3 3 21 3 79 铸件 7 CT8 303 1 1镗孔 310mm 镗孔 7 IT12 0 813f 12 5 5 9 9 81 铸件 8 CT8 44 1 3 半精镗 1 5 IT8 46520f3 2 1 31 1 546 镗孔 52H8 粗镗 6 5 IT11 19f 6 3 5 2 6 69 铸件 5 CT8 45 1 0镗孔 50H8 半精镗 1 5 IT8 0 625f 3 2 1 25 1 562 涡轮箱的工艺规程设计 8 粗镗 3 5 IT11 0 2548f 6 3 2 5 4 75 铸件 32 CT8 6f 半精镗 2 IT8 0 872f 3 2 1 7 2 087 镗阶梯 孔 82 粗镗 30 IT11 3f6 3 29 938 30 362 2 2 设备和工艺装备的选择 在设计工序时 需要具体选定所用的机床 夹具 切削工具和量具 先具体各个 工序装备选择如下 工序 铣 159mm 的端面 以尺寸 159 的底面为粗基准 查书 机械制造工 9 艺设计手册 P224 表 4 16 根据刀杆直径 主轴孔径及主轴端面与工作台面距离选择 X53K 立式铣床 查书 机械制造工艺设计手册 P270 表 5 42 根据加工表面为大面 积平面选择套式面铣刀 D 160mm d 50mm Z 16 查书 机械制造工艺设计手册 P287 表 6 7 根据加工面为平面现选取量具为多用游标卡尺 测量范围为 0 200mm 读 数值为 0 05mm 使用专用夹具夹紧加工 工序 铣尺寸 159 两端面 以端面 为基准 同工序 一样查书 机械制造 6 9 工艺设计手册 P224 表 4 16 根据刀杆直径 主轴孔径及主轴端面与工作台面距离选 择 X53K 立式铣床 查书 机械制造工艺设计手册 P270 表 5 42 根据加工表面为大 面积平面选择套式面铣刀 D 160mm d 50mm Z 16 查书 机械制造工艺设计手册 P287 表 6 7 根据加工面为平面现选取量具为多用游标卡尺 测量范围为 0 200mm 读 数值为 0 05mm 采用专用夹具夹紧加工 工序 铣面 以尺寸 159 的一个端面为基准 查书 机械制造工艺设 4 5 计手册 P224 表 4 16 根据刀杆直径 主轴孔径及主轴端面与工作台面距离选择 X51 立式铣床 查书 机械制造工艺设计手册 P271 表 5 44 根据加工表面为两个侧面选 取圆柱形铣刀 D 60mm d 22mm L 63mm 查书 机械制造工艺设计手册 P287 表 6 7 根据加工面为平面现选取量具为多用游标卡尺 测量范围为 0 200mm 读数值为 0 05mm 采用专用夹具夹紧加工 工序 铣面 以尺寸 159 的底面及 面为基准 查书 机械制造工艺设计 2 5 手册 P224 表 4 16 根据刀杆直径 主轴孔径及主轴端面与工作台面距离选择 X52K 立式铣床 查书 机械制造工艺设计手册 P271 表 5 44 根据加工表面为顶面选取套 式面铣刀 D 80mm d 27mm L 36mm 查书 机械制造工艺设计手册 P287 表 6 7 根据加工面为平面先选取量具为多用游标卡尺 测量范围为 0 500mm 读数值为 0 05mm 采用专用夹具夹紧加工 常州工学院毕业设计 9 工序 镗面 以尺寸 159 的底面及 面为基准 查书 机械制造工艺设计 3 5 手册 P221 表 4 7 根据平旋盘最大加工外端面为 400mm 选择 T616 卧式镗床 查书 机械加工工艺手册 P1064 表 4 3 63 根据加工表面的情况顶选取硬质合金镗刀 B 12 H 12 d 12 查书 机械制造工艺设计手册 P287 表 6 7 根据加工面为平面现 选取量具为多用游标卡尺 测量范围为 0 200mm 读数值为 0 05mm 采用专用夹具夹 紧加工 工序 粗 半精镗孔 185mm 310mm 以尺寸 159 的底面及侧面 7 8 为定位基准 查书 机械制造工艺设计手册 P221 表 4 7 根据最大加工孔径及工作 台宽度 选择 T616 卧式镗床 查书 机械加工工艺手册 P1064 表 4 3 63 根据加工 孔的大小情况顶选取硬质合金镗刀 B 12 H 12 d 12 查书 机械制造工艺设计手 册 P287 表 6 7 根据加工面为平面现选取量具为多用游标卡尺 测量范围为 0 400mm 读数值为 0 05mm 采用专用夹具夹紧加工 工序 粗 半精镗孔 52H8 以 185mm 的孔及尺寸为 235mm 的面为定 1 位基准 查书 机械制造工艺设计手册 P214 表 4 8 根据最大加工孔径及工作台宽 度 选择 T4163 坐标镗床 查书 机械加工工艺手册 P1064 表 4 3 63 根据加工孔 的大小情况顶选取硬质合金镗刀 B 12 H 12 d 12 查书 机械制造工艺设计手册 P287 表 6 7 根据加工面为平面现选取量具为多用游标卡尺 测量范围为 0 200mm 读 数值为 0 05mm 采用专用夹具夹紧加工 工序 粗 半精镗孔 50H8 以尺寸为 235mm 面及 52mm 孔为定位基 10 准 查书 机械制造工艺设计手册 P221 表 4 7 根据最大加工孔径及工作台宽度 选择 T616 卧式镗床 查书 机械加工工艺手册 P1064 表 4 3 63 根据加工孔的大小 情况顶选取硬质合金镗刀 B 12 H 12 d 12 查书 机械制造工艺设计手册 P287 表 6 7 根据加工面为平面现选取量具为多用游标卡尺 测量范围为 0 200mm 读数值 为 0 05mm 采用专用夹具夹紧加工 工序 配作螺纹孔 查书 机械制造工艺设计手册 P221 表 4 7 根据零件最 大尺寸及工作台宽度 选择 C616 普通车床 查书 机械制造工艺设计手册 选择相应 螺纹孔的螺纹车刀 查书 机械制造工艺设计手册 P287 表 6 7 根据加工面为平面 现选取量具为多用游标卡尺 测量范围为 0 200mm 读数值为 0 05mm 采用专用夹具 夹紧加工 2 3 确定切削用量及时间定额 工序 铣 159mm 的端面 加工要求 铣 159mm 两端面 表面粗糙度 6 3 m 机 床 X53K 立式铣床 刀 具 套式面铣刀 B 类 D 160mm 40mm 56mm H 63 mmZ 8 粗加工 90 查 机械加工工1d2 rK 艺设计实用手册 P1099 表 12 113 计算铣削用量 1 铣削深度 4mmpa 涡轮箱的工艺规程设计 10 2 每齿进给量 0 1mm z 机械制造工艺手册 P108 表 3 28 fa 3 切削速度 查 机械制造工艺手册 P113 表 3 30 取 V 1 5m s 即 90m s 根据刀具采用套式 面铣刀 表 12 113 P1099 机械加工工艺设计实用手册 160 Z 8dw 则根据 2 1 查阅 机械制造工艺手册 X53K 立式铣床说明 P226 附表 4 16 1 取 190r min 则实际切削速度 nw 2 2 3 146095 46 min0pdV 计算铣削工时 当 190r minn 2 3 189052 inZffMW 取工作台的进给量 156mm min 查阅 机械制造工艺手册 P226 表 4 16 2 立Mf 式铣床 X53K 工作台横向进给量 由于工件在工作台上的纵向最大尺寸为 428mm 立铣刀直径为 160mm 可分为 3 次走刀完成铣削 查阅表 7 7 P305 机械制造工艺手册 可得公式 2 4 12 jMZMZTLflf 0 5 31DBl 2 3 第一次走刀 l 466mm B 140mm 则 0 5 160 41 27mm1l21604 466 41 27 3 156 3 27min jT 第二次走刀 l 502mm B 160mm 则 0 5 160 80mm1l2160 502 80 3 156 3 75min j 第三次走刀 l 381 33mm B 128mm 则 0 5 160 32mm1l21608 381 33 32 3 156 2 67min jT 109017 4 in3 46vrsd 常州工学院毕业设计 11 现画三次走刀路线图如下 图 2 1 该工序铣削总工时既是 3 次走刀时间相加 T 3 27 3 75 2 67 9 69min 辅助时间计算 查书 机械制造工艺设计手册 P335 表 7 29 1 在立式铣床上装上及取下零件 所需的辅助时间为 根据压紧方式为压板压紧及工件重量为 8kg 所以取辅助时间为 0 89min 2 查书 机械制造工艺设计手册 P336 表 7 30 在立式铣床上工作时有关 定程的辅助时间 根据加工性质为粗铣及工作台长度取 0 77min 3 工作地点服务及 自然需要时间服 取工序时间的 4 1 4 查书 机械制造工艺设计手册 P337 表 7 32 准备结束时间为 7 6 min 因此 总的辅助时间为 T 0 89 0 77 7 6 9 69 4 1 9 66min 工序 铣端面 80mm 加工要求 铣面 80mm 表面粗糙度 6 3um 机 床 X63 卧式铣床 刀 具 硬质合金端面铣刀 YG6 Z 6 90 rK 计算铣削用量 1 铣削深度 4mmpa 涡轮箱的工艺规程设计 12 12lllTjfm 2 每齿进给量 0 3mm z 查书 机械制造工艺手册 表 3 28 P108 fa3 切削速度 查表 3 30 机械制造工艺手册 取 V 1 5m s 即 90m s 根据刀具采用套式面铣刀 表 12 113 P1099 机械加工工艺设计实用手册 100 Z 6 dw则 2 5 根据 X63 卧式铣床说明 P228 附表 4 17 1 取 300r min 则实际切削速度nw 2 6 4 当 300r min 时 工作台每分钟进给量查附表 4 17 2 P229 取nw 600mm minfm 2 7 5 切削工时的计算 2 8 查表 7 7 P305 机械制造工艺手册 l 80mm 0 5 100 2 22mm 2mm08 2l802 17in6 6 辅助时间计算 查书 机械制造工艺设计手册 P335 表 7 29 1 在立式铣床上装上及取下零件 所需的辅助时间为 根据压紧方式为压板压紧及工件重量为 8kg 所以取辅助时间为 0 89min 2 查书 机械制造工艺设计手册 P336 表 7 30 在立式铣床上工作时有关 定程的辅助时间 根据加工性质为粗铣及工作台长度取 0 77min 3 工作地点服务及 自然需要时间服 取工序时间的 4 1 4 查书 机械制造工艺设计手册 P337 表 7 32 准备结束时间为 7 6 min 因此 总的辅助时间为 T 0 89 0 77 7 6 9 69 4 1 9 66min 工序 粗 半精镗孔 52H8 工件材料 HT200 金属型铸造 加工要求 粗 半精镗孔 52H8 表面粗糙度为 3 2um 机 床 T4163 坐标镗床 刀 具 刀具材料为硬质合金 YG8 刀杆尺寸为 12mm 12mm 长度为 500mm 一 计算切削用量 粗镗孔至 50 5mm 单边余量 Z 3 25mm 3 25mm 一次加工 1 pa 确定进给量 1090286 mi3 41vrnsdp 4 iV 0 36540 inZfz 1l 常州工学院毕业设计 13 123lliTjfn 查表 3 13 P93 机械制造工艺设计手册 加工铸铁 f 0 03 0 16mm r 根据 T4163 镗床主轴进给量 取 f 0 15mm r根据有关手册 取 V 100m min 则 2 9 1010 62r min3 4 5vnwD 查表 4 7 1 P213 机械制造工艺手册 T4163 坐标镗床主轴转速取 612r min镗削工时 查 P299 表 7 1 机械制造工艺手册 2 10 则 6035410 78min 半精镗孔至 52mm 单边余量 0 75mm 2 一次加工 75mpa 确定进给量 查表 3 22 P101 机械制造工艺设计手册 根据镗床主轴进给量取 f 0 10mm r 查表 3 19 P98 机械制造工艺设计手册 V 1 333 1 83m min 取 V 1 8m s 则 2 11 根据 T4163 主轴转速 工时定额 P299 表 7 1 机械制造工艺设计手册 ll5l60l61 minrnw 01 8601 min3 452vrD 60354121 09min llTifn 602l53l 涡轮箱的工艺规程设计 14 3 夹具设计 3 1 夹具的设计 为了提高劳动生产率 保证加工质量 降低劳动强度 需要设计专用夹具 经过 与指导老师协商 决定设计第 道工序 专用夹具是为某工序而特定设计制造的夹具 它优点是针对性强 结构简单 刚 性好 操作容易 装夹容易 生产率高 缺点是设计周期长 产品更新换代后往往不 能继续使用 适应性差 费用较高 机床夹具一般由功能相互独立而又相互联系的以下六部分组成 1 定位元件或定位 装置 如支承钉 定位键 定位销等 2 夹紧元件或夹禁装置 它一般由动力装置 油 缸 汽缸等 中间传力机构和夹紧元件 压板 钩板等 组成 3 对刀或引导元件 它是保证夹具相对刀具的正确的位置 如对刀块 钻套 镗套等 4 夹具体 它与机床 有关部件相连接 以确定夹具相对于机床的位置 5 连接元件 确定夹具在机床上的正 确位置 如定位键 定位销 螺钉 螺栓等 6 其它元件或装置 适用于有特殊要求的 元件 如分度装置 上下料装置等 设计镗 52H8 孔工序的专用夹具 夹具用于 T4163 坐标镗床 刀具为硬质合金 镗刀 利用镗杆对孔进行镗削 工件的定位原理 自由物体在空间直角坐标系中有六个自由度 即沿 OX OY OZ 三个轴向的平动自 由度和三个绕轴的转动自由度 要使工件在夹具体中具有准确和确定不变的位置 则 必须限制六个自由度 工件的六个自由度均被限制的定位叫做完全定位 工件被限制 的自由度少于六个 但仍然能保证加工要求的定位叫不完全定位 在生产中 为了调 整和控制不可避免产生的应力和变形 有些自由度是不必要限制的 故可采用不完全 定位的方法 以工件的平面为基准进行定位时 常采用挡铁 支撑钉进行定位 工件以圆孔内表面为基准进行定位时常采用销定位器 工件以圆柱外表面为基准进行定位时常采用 V 形铁定位器 利用以定位工件的轮廓对被定位工件进行定位可采用样板定位器 零件工序图如下 常州工学院毕业设计 15 图 3 1 减速箱体 用定位钉和圆销定位 底面两个支承钉限制了 Z 方向的移动自由度 与 X 方向的转动 挡板上的支承钉限制了 Y 方向移动以及绕 Y Z 轴的转动 圆销限 制了 Y Z 两个方向的移动 螺旋夹紧器机构夹紧 共限制了 6 个自由度 分析见上 图 3 1 3 2 夹紧装置的组成及设计要求 夹紧工件的方式是多种多样的 因而夹紧装置的结构也是千变万化的 夹紧装置 一般分为简单夹紧装置与复合夹紧装置两类 夹紧装置一般由以下三大部分组成 3 2 1 动力源 在夹具中产生原始作用力的机构称为动力源 有手动与机动两类 采用机动夹紧 的动力源 是为了减少辅助时间 减轻工人劳动强度 提高生产率 本夹具采用机动 液压夹紧的动力源 3 2 2 中间传力机构 它是将动力源产生的原始作用力传递给夹紧元件的机构称为传力机构 有螺旋机 构 铰链机构 偏心机构等 本夹具采用螺旋机构 3 2 3 夹紧元件 夹紧元件是夹紧装置的最终执行元件 它通过与工件被夹表面直接接触来实现夹 紧的功能 如压板 压头等 本夹具采用钩形压板 钩形压板的计算如图 涡轮箱的工艺规程设计 16 图 3 2 压板回转时沿圆柱转过的弧长 S 3 1 360 dS 409 m 31 4m6pf d 钩形压板导向部分直径 mm 压板回转角度 压板回转时的升程 3 2 0 9437 6360sdhkmtgt pfb 压板螺旋槽的螺旋角 为 90 k 压板升程系数 k 0 94 3 3 镗模导向装置的设计 采用镗模镗孔 孔的位置尺寸精度除了采用刚性主轴加工外都是依靠镗模导向来 保证的 而不决定于机床成形运动的精度 镗模导向装置的布置 结构和制造精度是 保证镗模精度的关键 3 3 1 导向支架的布置方式 单面后导向 导向支架布置在刀具的后方 刀具与主轴刚性连接 加工 D 的长孔时 刀具导l 向部分直径 d 应小于所加工的孔径 D 这是因为 此时镗杆能进入孔内 可以减少镗 杆的悬伸量和利于缩短镗杆长度 常州工学院毕业设计 17 图 3 3 单面后导向 3 3 2 镗套的结构形式 固定式镗套 它是固定在镗模的导向支架上 不能随镗杆一起转动 刀具或镗杆在镗套内既有 相对转动又有相对移动 它具有外形尺寸小 结构简单 中心位置准确的优点 为了 减少镗套与镗杆的磨损 一般带有润滑油孔 用油枪注油润滑 3 3 3 镗杆 1 镗杆导向部分 采用开有直槽和开有螺旋槽的导向 这种导向与导套接触面积小 并有在沟槽中 能存屑的优点 采用上述导向结构时 切削速度不宜超过 20 米 分 因此采用这种导向 结构的镗杆直径一般不大于 60 毫米 2 镗杆直径 确定镗杆直径时 在考虑到镗杆刚度的同时 还要考虑到镗杆和工件孔之间应留 有足够的容屑空间 镗杆直径一般选取 在设计镗杆时 镗孔直径 0 68 dD D 镗杆直径 d 镗刀截面 B B 之间一般按表考虑 查书 机床夹具设计 P140 表 5 4 取 D 52mm d 40mm B B 12 12 3 镗杆材料及技术要求 镗杆要求表面硬度而内部有较好的韧性 因此镗杆材料多采用 45 钢 镗杆的导向部分的公差 粗加工采用 db 精加工采用 db1 镗杆在 500 毫米长度内弯 曲小于 0 01 毫米 装刀的刀孔对镗杆的不对称度不大于 0 01 0 1 毫米 不垂直度不大 于 0 01 0 02 100 刀孔光洁度一般为 6 1 52D 涡轮箱的工艺规程设计 18 3 4 切削力与夹紧力的计算 3 4 1 切削力的计算 刀具材料为 硬质合金 镗削力的计算 见表 1 2 3 P32 机床夹具设计手册 修正系数 S 每转进给量 t 切削深度KKpmpryg V 切削速度 表 1 2 4 P33 机床夹具设计手册 在 3 3 Pz 0 42 1215nHBp 在 3 4 y 30Km 在 3 5 Px 82 1 615nBp 查表 1 2 6 中 机床夹具设计手册 P33 PzyPx 主 偏 角 45 1 0 1 0 1 0jKpj 前 角 10 1 0 1 0 1 0gg 刀 倾 角 0 1 0 1 0 1 0pl l 刀尖圆弧半径 r 0 5mm 0 87 0 66 1 0rp 镗削力 3 6 3 7 3 8 0 7592tsPz 0 9753tsPp0 451tsPKxp 0 750 7592923 21 0 8761zt NsKpp 圆 周 力 33 324tsPy 径 向 力 0 40 45151 2126855t NsKxp 轴 向 力 常州工学院毕业设计 19 3 4 2 夹紧力的确定 确定一个机构的夹紧力 即确定夹紧力的大小 方向和作用点 它必须通过综合分析 工件的结构特征 加工要求 工件的定位方案以及工件在加工过程中所受外力来确定 1 确定夹紧力作用方向原则 夹紧力的作用方向不仅影响工件的加工精度 而且还影响工件夹紧的实际效果 0 确定夹紧力方向应考虑以下三点 一是夹紧力的作用方向不应破坏工件的即定位置 二是夹紧力的作用方向应使夹紧力尽可能最小 本夹具作用方向为向下 2 确定夹紧力作用点的原则 夹紧力作用点是夹紧元件与工件接触点处的面积 确定夹紧力作用点是指夹紧力 方向已经确定后 来确定作用点的位置 数目及面积 本夹具的作用点为两个点 3 夹紧力大小的确定 夹紧力的大小关系到夹具使用的可靠性 安全性及工件的变形量 夹紧力过小加 工过程中工件位置将发生变动 夹紧力过大将使将使工件产生变形 因此也不能过大 一套夹具的实际所需夹紧力的计算是一个很复杂的问题 为了简化计算 一般只 考虑切削力对夹紧力的影响 并假定工艺系统是刚性的 切削过程是连续稳定的 根据静力平衡原理计算出理论夹紧力 W 在乘上安全系数 K 即的实际夹紧力数 值 在计算夹紧力时 必须把安全系数考虑在内 安全系数 其中 为 1 5 21234K 1K 粗加工取 1 2 精加工取 12 刀具钝化系数 取 1 1 1 33 断续切削系数 连续取 14 则粗加工安全系数 K 1 2 1 7 1 2 1 2 45 镗削及夹紧力分析图如下 涡轮箱的工艺规程设计 20 图 3 4 方向所需夹紧力Pz 3 9 2 4568132KpzNWf 方向所需夹紧力y 3 10 3 71Pf 方向所需夹紧力x 3 11 8652 49KNWf 则 1372148Nxyz W 即为运动方向所需夹紧力总和 常州工学院毕业设计 21 3 4 3 液压系统的设计 活塞作用力 P 的近似计算查书 机床夹具设计手册 P182 表 1 6 7 3 12 1485260 Nh 为沿活塞运动方向的夹紧力所要求的作用力总和 既为前面所算 W 为 4181N 为考虑各种损失的有效系数 通常取 查书 机床夹具设计手册 P183 表 1 6 8 液压缸内径 D 的计算 3 13 1 3PDp P 活塞最大作用力 p 油缸工作压力取 2 5 5 0MPa 往复式活塞油缸 推力工作时的缸径 P 5226N p 3MPa52631 347 10Dm 查书 机床夹具设计手册 P183 表 1 6 8 无杆腔最大流量 3 14 253 9 in140LQvp D 为油腔内径 V1 为无杆腔工作时活塞速度 m min 根据工作需要确定取为 2m min 活塞杆直径 d 0 5D 查表 3 1 液压与气压传动 缸筒内径尺寸取 50mm GB T2348 1993 则活塞杆直径 d 0 5D 25mm 活塞长度 0 6 1D 活塞杆导向长度 0 6 1 5d 查书 液压与气压传动 P67 工作腔有效工作面积 3 15 526321 7403FAmP F 为活塞作用力为 5226N P 为油缸工作压力取 3MPa 查书 液压与气压传动 P67 实际工作压力 液压缸 3 16 45266 7100 PaDp F 为活塞作用力为 5226N D 为油腔内径为 50mm 0 795 涡轮箱的工艺规程设计 22 maxV查书 机床夹具设计手册 P182 表 1 6 7 油流量计算 3 17 21 743 8 min0FvLQp 为活塞最大移动速度 m min F 为活塞有效工作面积 查书 液压传动 P75 油缸端盖螺栓验算 螺栓直径 3 18 5 2 5261 43 KFmdsZpp F 液压缸负载 拧紧系数 Z 固定螺栓个数 为材料屈服极限 1 25s s 查书 液压传动 P75 活塞杆直径校核 3 19 4261 40Fdmps F 活塞杆作用力 材料许用应力 1 4bs 3 5 定位误差的分析与计算 由于工件定位所造成的加工面相对其工序基准的位置误差简称定位误差 以 表示 对夹具设计中采用的某一定位方案 只要其可能产生的定位误差小于工件DW 相关尺寸或位置公差的 1 3 或满足前述 见书 机械制造技术基Td 装 夹 对 定 过 程 础 P163 即可认为该定位方案符合加工精度的要求 在加工时夹具相对刀具及切削成 形运动的位置经调整后不在变动 因此可以认为加工面的位置是固定的 在这种情况 下 加工面对其工序基准位置误差必然是工序基准的位置变动所造成的 造成定位误 差的原因是基准位置误差与不重合误差 查书 机械制造技术基础 P165 d 定 位 位 置 不 重本工件是以端面及孔为定位基准 消除五个自由度 用短圆柱销对孔及端面定位 再用钩形压板压紧 本夹具采用销定位 销放置于定位板上 限制了工件的上下垂直方向位置的移动 而使工件水平位置不会变动 因此基准位置无变动 而且定位基准与工序0d 位 置 基准重合是同一个基准 因此 0d 不 重 定位误差分析如下图 2cm 常州工学院毕业设计 23 图 3 5 3 6 夹具设计与操作的简要说明 3 6 1 夹具体方式的确定 夹具体是夹具的基本件 它既要把夹具的各种元件 机构 装置连接成一个整体 而且还要考虑工件装卸的方便 因此 夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具各组成件 的分布位置 工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等 在设计夹具体时应满足以下基 本要求 具有足够的强度和刚度 结构简单 轻便 在保证强度和刚度前提下结构尽可能简单紧凑 体积小 质量轻和便于工件装卸 安装稳定牢靠 结构的工艺性好 便于制造 装配和检验 尺寸要稳定且具有一定精度 清理方便 夹具体毛坯制造方法的选择 综合考虑结构合理性 工艺性 经济型 标准化以 及各种夹具体的优缺点等 选择夹具体毛坯制造方法为铸造夹具体 夹具体的外形尺寸 涡轮箱的工艺规程设计 24 在绘制夹具总图时 根据工件 定位元件 夹紧装置及其辅助机构在总体上的配 置 夹具体的外形尺寸便已大体确定 然后进行造型设计 再根据强度和刚度要求选 择断面的结构形状和壁厚尺寸 夹具体的壁厚 30mm 长度 326mm 宽度 128mm 根 据设计要求 夹具体上设计有螺孔 销孔 并且要求定位件和夹紧机构的销孔在装配 时配作 3 6 2 夹具的精度要求 夹具的精度都应比工件要求的精度高 才能加工出合格的工件 精度高出的部分 称为夹具的精度储备或精度裕度 精度裕度用来补偿加工中的各项误差及定位 导向 元件的磨损 当然精度裕度越大 加工工件的质量越稳定 夹具的易损件的使用寿命 也越长 但从另一方面看 精度裕度越大 必须要求夹具的制造精度越高 从而会急 剧增加夹具的制造成本 工件的加工成本也随之增加 反之 夹具制造的精度越小 将会使夹具在夹具中易损件 主要是定位 导向元件 需频繁地更换 维修周期短 增加维修费用 从而增加了工件的加工成本 所以夹具精度的设计准则是 应使夹具 的设计精度与工件的加工精度要求相适应 不可盲目地提高夹具的精度要求 但多大 的 经济裕度才算合适呢 从原则上讲对加工精度要求高的工件 夹具的精度只能略高 于工件要求的加工精度 即减小夹具的经济裕度 这虽然会使易损件使用期限缩短 更换频繁 但仍比提高夹具的制造精度经济 合理 对加工精度要求不高的工件 夹 具的设计精度要求应以夹具制造车间的平均经济精度为下限而不必过低 3 6 3 夹具使用注意事项 保养及维护 1 使用前对限位尺寸检查是否还保持正确位置 2 如果挡销磨损超差 可以进行打磨修复 如果挡板 插销 支承钉磨损超差 可以重新组装 错开磨损部位后继续使用 3 使用后需注意 3 7 夹具结构设计的分析与改进 本夹具为镗 52H8 孔的专用夹具 采用液压夹紧 钩形压板机构 通过液压缸进 油压力增大使活塞杆移动推动钩形压板旋转下压工件夹紧 并用定位销及支承钉限制 工件的六个自由度 夹具动力源设计时考虑不足现改进如下图所示 改进前为 1 图 上面为出油孔 下面为进油孔 由于夹具采用钩形压板夹紧装置 当活塞上移时松开压板 下移时才 是夹紧零件 活塞工作时油压是向上的 即松开压板时 而要压紧零件只能靠弹簧 的压力 显然是不够的 使活塞不能作用上力 不能起到压紧零件的作用 现改进如 2 图所示 上面为进油口 下面为出油口 活塞工作时作用力向下 刚好拉动钩形压板压紧零件 而停止供油时 靠弹簧作用力向上松开压板 取出工件 完成零件的加工 常州工学院毕业设计 25 改进前 1 改进后 2 图 3 6 涡轮箱的工艺规程设计 26 总 结 毕业设计是大学学习中最重要的一门科目 它要求我们把大学四年里学到的所有 知识系统的组织起来 进行理论联系实际的总体考虑 需把金属切削原理及刀具 机 床概论 公差与配合 机械加工质量 机床夹具设计 机械制造工艺学等专业知识有 机的结合起来 同时也培养了自己的自学与创新能力 因此本次设计综合性和实践性 强 涉及知识面广 所以在设计中既了解了基本概念 基本理论 又注意了生产实践 的需要 将各种理论与生产实践相结合 来完成本次设计 在这次毕业设计中培养了自己自学的能力 学会了翻阅资料 查找国家标准 从 资料书中了解了许多工艺设计知识 回想起这学期的经历 用一句话就是忙碌并快乐 着 遇到困难的做不出来的时候真的是很痛苦 而当做了很久终于做出来的时候又有 一种快乐的感觉 其中的艰辛和满足只有亲自经历了才能体验到 从刚拿到题目的迷 茫 到设计过程中一点点的明了 再到迷茫 再到最终的结果 确实让自己学到了许 多东西 不光是对专业知识的复习和巩固 更重要的是在这个设计过程中让自己学会 了面对困难时不要退缩的精神 很多问题只要再坚持一点点就可以解决的 设计中体 会到了我们学机械的思维必须缜密 考虑问题必须周全 当然在本次毕业设计中也找到了自己的不足 很多以前学过的专业知识都感到很 陌生了 不得不再去补习 重新复习一遍 毕业设计是培养学生综合运用所学知识 发现 提出 分析和解决实际问题 锻炼实践 能力的重要环节 更是在学完大学四年来所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实 践相结合的综合训练 这次设计虽然只有三个月时间 但在这三个月时间中使我对这 次毕业设计有了很深的体会 这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了 更加系统化和深入合理化的掌握 比如参数的确定 计算 材料的选取 加工方式的 选取 刀具选择 量具选择等 也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识 以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高 再次体会到理论与实 践相结合时 理论与实践也存在差异 回顾起此次毕业设计 至今我仍感慨颇多 的确 从选题到完成定稿 从理论到 实践 在整整一学期的日子里 可以说学到了很多很多的的东西 同时巩固了以前所 学过的知识 而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识 通过这次毕业设计使我 懂得了理论与实际相结合是很重要的 只有理论知识是远远不够的 只有把所学的理 论知识与实践相结合起来 从理论中得出结论 才能真正的实用 在生产过程中得到 应用 在设计的过程中遇到了许多问题 当然也发现了自己的不足之处 对以前所学 过的知识理解得不够深刻 掌握得不够牢固 通过这次毕业设计 让自己把以前所学 过的知识重新复习了一遍 这次毕业设计虽然顺利完成了 也解决了许多问题 也碰到了许多问题 在官中 伟老师的辛勤指导下 都游韧而解 同时 在官老师的身上我也学得到很多额外的知 识 在此我表示深深的感谢 同时 对给过我帮助的所有同学和各位教研室指导老师 再次表示忠心的感谢 常州工学院毕业设计 27 参考文献 1 张耀宸主编 机械加工工艺设计实用手册 北京 航空工业出版社 1993 年 2 王绍俊主编 机械制造工